城市地铁工程定向测量及变形监测技术分析

城市地铁工程定向测量及变形监测技术分析

寇美一

中铁第六勘察设计院集团有限公司 天津300308，

摘要：城市地铁工程的建设和运营涉及复杂的地质条件和工程技术，对安全性和稳定性要求极高。在这样的背景下，定向测量和变形监测技术的应用显得尤为重要，它们不仅关乎地铁工程施工质量，更关乎地铁线路的安全运行。

关键词：城市地铁工程；定向测量；变形监测技术

引言

定向测量和变形监测技术是现代科学技术的产物，随着技术的不断发展和应用，它们在城市地铁工程中发挥着越来越重要的作用。通过这些技术手段，地铁工程能够更加精准、安全地进行施工和运营，为城市居民提供安全、高效、便捷的出行体验。

1城市地铁定向测量的技术特点

高精度性，城市地铁工程要求高度精确的位置控制，定向测量技术能够实现毫米级甚至更高精度的位置定位，确保地铁线路、隧道和站点等结构的准确布置和施工。三维数据获取，定向测量技术不仅可以提供水平和垂直方向上的位置信息，还能获取地铁结构物的三维数据，包括倾斜角度、曲率等，为地铁工程设计和施工提供全面的信息支持。实时监测能力，城市地铁的建设和运营过程中，需要对地铁结构的变形和位移进行实时监测。定向测量技术可以实现对地铁结构变化情况的实时监测，及时发现异常情况并采取相应措施，确保地铁运行的安全性和稳定性。

2城市地铁工程定向测量技术

2.1定向测量的主要内容

定向测量用于确定地铁线路的位置，包括轨道的水平方向和垂直高程，确保地铁线路的准确布置和设计要求的实现。通过对线路位置的精确控制，可以避免施工中的偏差，提高地铁线路的稳定性和安全性。定向测量技术用于监测地铁隧道和站点等结构物的位置变化情况，包括倾斜、位置偏移等指标。这些监测数据可以帮助工程人员及时发现隧道或站点存在的变形情况，预警潜在风险，保障地铁工程的安全施工和运营。。定向测量还可用于地质条件的勘察和分析，为地铁隧道建设提供重要参考；也可结合地下管线探测技术，确保地铁施工过程中避免对地下管线的影响，保障城市基础设施的完整性。定向测量不仅可以用于监测地铁结构物的初始位置，还可实时监测结构的变形情况，如裂缝、变位等，以及受力情况。

2.2定向测量的主要方法

2.2.1竖井联系三角形法

竖井联系三角形法是一种基于三角测量原理的常用方法，在地面上选取一个已知点作为控制点，通常选择道路交叉口或建筑物的角点等固定的地物，测量其坐标，并作为已知的起始点。在竖井位置设置测量仪器。通过仪器测量竖井与已知点之间的距离和方位角。连接已知点与竖井位置，形成一个已知边长的三角形。根据三角形的边长和夹角，利用三角函数计算出竖井位置与已知点的坐标差值。根据已知点的坐标与差值，测算竖井的实际坐标。竖井联系三角形法的优点在于测量简单而且精度较高，适用于需要较高水平定位精度的情况。该方法的局限性在于需要建立一个三角形模型以及对测量误差的控制，同时还需要同时测量竖井与已知点的位置，对测量人员的要求较高。

2.2.2竖直导线定向法

竖直导线定向法，在地面上选择合适的位置，设置起始点，并测量其坐标作为基准点。在地下进行竖井的钢筋混凝土浇筑，同时在竖井内部设置竖直导线。利用水平仪或全站仪等测量仪器，测量竖井内竖直导线的高程，以确定竖井的竖直位置。根据基准点的高程，与竖井的测量值计算出竖井的实际高程。竖直导线定向法的优点是测量过程简单、精度较高，可用于测量竖井的垂直位置，并提供重要的参考数据。该方法相对成本较低，且对现场环境的限制较少，使其在城市地铁工程中得到广泛应用。

2.2.3水准陀螺仪联合定向法

水准陀螺仪联合定向法，在竖井内部安装水准仪和陀螺仪设备。水准仪用于水平方向的定位，陀螺仪则用于测量旋转角度。使用水准仪对竖井进行水平方向的定位，确定参考基准线。通过陀螺仪测量竖井相对于基准线的旋转角度，即方位角。结合水平定位和方位角，计算出竖井在三维空间中的精确位置坐标。水准陀螺仪联合定向法具有高精度、实时性和全方位测量的优势。水准仪可以提供竖井在水平方向上的准确定位，陀螺仪则可以实时监测竖井的旋转情况，两者结合可以实现对三维空间中竖井位置的准确计算，确保地铁隧道或站点的精准布置和施工质量。

3城市地铁工程变形监测技术

3.1制定监测方案

城市地铁工程变形监测技术是指通过各种先进的测量手段和方法，对地铁施工及运营过程中可能发生的变形情况进行实时监测和分析的技术。明确监测的目标，例如确定需要监测的结构体等，以及所关注的变形指标。根据具体情况选择适合的监测方法，包括GNSS技术、激光扫描、总站测量、振动监测等。选择合适的监测方法需要考虑精度、实时性、成本和适应性等因素。确定监测点的位置和数量，要根据结构特征、地质条件和监测目标来确定监测点的布设方案。监测点的设置应尽可能全面覆盖重要部位，以提供准确的变形信息。确定监测的频次和周期，根据工程的阶段和风险估计，选择合适的监测频次，以及监测数据的上报和处理周期。需要关注平稳过程和关键阶段的监测，以及突发事件的实时监测。建立科学的数据处理和分析方法，对监测数据进行质量控制、去噪和统计分析等，以提取有用的变形信息和异常预警，帮助做出正确的决策。

3.2设置基准监测点

基准监测点应选择在地铁工程中代表性、不易受干扰的位置，如地铁站点附近的固定建筑物、无遮挡的空旷地带等。这些位置应能够反映整个地铁工程的整体变化情况。基准监测点需要与已知控制网络进行连接，确保监测数据的绝对准确性。通过在基准监测点设置控制点，可以建立稳定的基准坐标系统，以便后续数据处理和分析。在基准监测点上布设各种监测设备，如GNSS接收器、全站仪、倾斜仪等，用于实时获取监测数据。监测设备应具有高精度和稳定性，以确保监测数据的可靠性。基准监测点需要定期进行校核和维护，检查监测设备的正常运行状态，保证监测数据的准确性和连续性。如发现异常情况，应及时进行修正和调整。

3.3进行独立观测

根据变形监测的具体需求和目标，选择合适的监测设备，如全站仪、测斜仪、应变计、GNSS接收器等。确保所选设备具备高精度、稳定性和可靠性，以满足监测要求。根据工程需求和监测目标，在地铁结构体、隧道等关键部位经过科学设计和论证，选择并布设监测点。监测点的布设应覆盖重要结构部位，并考虑到不同类型变形监测指标的测量需求。按照既定的监测频次和周期，使用所选设备进行实时数据采集。确保监测数据的准确性、完整性和连续性，并注意现场环境的变化对监测结果的影响。进行数据的质量控制，包括去除异常值、修正仪器漂移等。对采集的数据进行处理和分析，包括数据对齐、坐标转换、趋势分析等，以得出准确的结论和预警信息。

结束语

定向测量和变形监测技术的引入和应用，为城市地铁工程的建设和运营增添了新的保障和可能。充分重视这些技术的作用，不断完善技术手段和管理体系，确保城市地铁工程的质量和安全。城市地铁工程在定向测量和变形监测技术的引领下蓬勃发展，为城市交通事业谱写新的辉煌篇章。

参考文献

[1]陈邦铎.城市地铁工程施工的定向测量和变形监测技术[J].工程机械与维修,2021,(06):270-271.

[2]李胜昌.无定向导线在城市地铁施工测量中的应用及测量精度分析[J].建材与装饰,2019,(29):266-267.

[3]李玉国.城市地铁工程定向测量及变形监测技术研究[J].四川水泥,2018,(02):30.

[4]涂丽武.城市地下工程定向测量及监测技术研究[J].建材与装饰,2018,(47):183-184.

[5]唐振兴.城市地铁工程定向测量及变形监测技术研究[J].科技传播,2018,5(10):29+27.